Efeito Fotovoltaico: Como Funciona
Introdução
O efeito fotovoltaico é um processo fotoelétrico que gera tensão ou corrente elétrica em uma célula fotovoltaica quando exposta à luz solar. Ele difere do efeito fotoelétrico, onde o elétron é ejetado do material. No efeito fotovoltaico, a carga excitada permanece dentro do material, e a luz deve ter energia suficiente para superar a barreira de potencial para excitação.
Efeito Fotoelétrico
No efeito fotoelétrico, fótons incidem em um material e emitem fotoelétrons. A energia cinética do fotoelétron é igual à energia do fóton incidente menos a energia de ligação do elétron. As aplicações incluem a emissão de fotoelétrons em um tubo de vácuo e a fotocondução, onde a luz melhora a condutividade de certos materiais.
Processo Fotovoltaico
- Absorção de Fótons: Fótons do sol atingem o painel solar, transferindo sua energia para um elétron, que pode ser liberado se a energia for suficiente.
- Separação de Cargas: Em células solares comuns, uma junção p-n cria um campo elétrico que direciona os elétrons livres em uma direção. A estrutura eletrônica do material, muitas vezes silicon com boro ou fósforo, é crucial para o processo.
- Coleta e Recombinação de Cargas: Os elétrons movem-se através de um circuito externo, gerando energia, e recombina-se com lacunas no lado p do painel solar.
Aplicações do Efeito Fotovoltaico
Hoje, a energia solar é uma das mais acessíveis no mercado. Ela fornece eletricidade em locais sem conexão elétrica, e sua popularidade cresce devido à redução dos custos dos módulos PV e baixa poluição. Células solares, feitas de semicondutores, geram corrente contínua (DC) ao serem irradiadas por fótons. Uma célula solar de silício comum produz uma tensão de circuito aberto máxima de cerca de 0,5 a 0,6 volts. A conexão de células em série aumenta a tensão, enquanto em paralelo aumenta a corrente. Um painel solar fotovoltaico típico de 300 watts tem uma tensão de circuito aberto de aproximadamente 39 volts e uma corrente de curto-circuito de 8,33 amperes sob luz solar ideal. Estes painéis têm uma vida útil de 20 a 30 anos.
Conclusão
O entendimento do efeito fotovoltaico é crucial para avançar no uso da energia solar. Com a crescente necessidade de fontes de energia renováveis, o conhecimento e a aplicação desse efeito têm um papel fundamental no desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis para o futuro.
